Представьте, что наш трехмерный мир — лишь поверхность гигантской четырехмерной черной дыры, скрывающейся в пятом измерении. Звучит как научная фантастика, но именно такую теорию предложили астрофизики из Perimeter Institute. Они утверждают: наша Вселенная могла родиться не из сингулярности Большого Взрыва, а из коллапса пятимерной звезды.
Стандартная космологическая модель описывает рождение Вселенной как начало расширения из точки с бесконечной плотностью — Большой Взрыв. Но эта теория сталкивается с проблемой: в момент сингулярности законы физики перестают работать. Ученые десятилетиями ищут альтернативные сценарии. Один из них — идея о том, что наша Вселенная существует как «брана» в многомерном пространстве.
В 2000 году физики Георгий Двали, Грегори Габададзе и Массимо Поррати опубликовали работу, где предположили: гравитация слабая, потому что «просачивается» в дополнительные измерения. Наш трехмерный мир — словно лист бумаги (брана), плавающий в объемной пятимерной Вселенной (bulk). Материя и энергия заперты на бране, но гравитация свободно движется в bulk.
В 2013 году команда Perimeter Institute — Разие Пурхасан, Ниаеш Афшорди и Роберт Манн — сделала шаг дальше. Они смоделировали коллапс пятимерной звезды. Расчеты показали: когда такая звезда сжимается в черную дыру, ее горизонт событий образует четырехмерную брану, которая расширяется. Эта брана, заключили ученые, и есть наша Вселенная.
Черная дыра в пяти измерениях (4D пространство + 1D время) создает четырехмерный горизонт событий (3D пространство + 1D время). По мере расширения горизонта рождается новая Вселенная. Таким образом, Большой Взрыв заменяется процессом, похожим на взрыв сверхновой, но в пяти измерениях.
Главное преимущество модели — отсутствие сингулярности. Вместо точки с бесконечной плотностью есть горизонт событий, защищающий нашу Вселенную от катастрофических эффектов. Ученые назвали это «голографической космологией»: информация о пятимерной черной дыре «закодирована» на четырехмерной поверхности горизонта.
Радиус нашей Вселенной, согласно расчетам, совпадает с радиусом горизонта пятимерной черной дыры. Сегодня он больше горизонта, но если «отмотать» время назад, окажется: в ранние эпохи радиус Вселенной был меньше. Это означает, что в прошлом наша брана пересекала горизонт событий. С точки зрения внешнего наблюдателя из bulk, мы находимся внутри черной дыры.
Детали гипотезы
- Пятое измерение: В модели DGP гравитация «утекает» в дополнительное пространственное измерение, объясняя, почему она слабее других сил.
- Коллапс звезды: Пятимерная звезда, сжимаясь, формирует черную дыру. Ее внешние слои выбрасываются, образуя брану — нашу Вселенную.
- Расширение Вселенной: Рост горизонта событий черной дыры в bulk выглядит для нас как космическое расширение.
- Голографический принцип: Четырехмерная физика на бране соответствует пятимерной гравитации в bulk. Это как двумерная голограмма, хранящая данные об объемном объекте.
Критика и доказательства
Теория пока не подтверждена наблюдениями. Но она предсказывает специфические аномалии в реликтовом излучении — «отпечатках» коллапса пятимерной звезды. Современные телескопы, такие как «Планк» и будущая обсерватория «Лайтберд», могут их обнаружить.
Еще одна проблема — математическая сложность. Работа в пяти измерениях требует нестандартных уравнений, которые сложно проверить. Однако идея уже стимулирует новые исследования в квантовой гравитации и теории струн.
Post Scriptum
Гипотеза о том, что мы живем внутри черной дыры, нова и необычна. Гипотетически, она не только решает проблему сингулярности, но и связывает рождение Вселенной с фундаментальными законами гравитации. Если гипотеза подтвердится, это станет революцией в космологии. Пока же ученые продолжают искать следы пятимерного коллапса в данных телескопов и ускорителей. Возможно, ответ скрыт в самом пространстве вокруг нас — в невидимых измерениях, куда гравитация уносит наши тайны.
-----
Смотрите нас на youtube. Еще больше интересных постов на научные темы в нашем Telegram.
Заходите на наш сайт, там мы публикуем новости и лонгриды на научные темы. Следите за новостями из мира науки и технологий на странице издания в Google Новости